Nitrogén

7 szén ← nitrogén → oxigén - ↑ N ↓ P [He] 2s2 2p3 7 N Periódusos rendszer
Általános
Név, vegyjel, rendszám	nitrogén, N, 7
Elemi sorozat	nemfémek
Csoport, periódus, mező	15, 2, p
Megjelenés	színtelen
Atomtömeg	14,0067(3) g/mol
Elektronszerkezet	[He] 2s2 2p3
Elektronok héjanként	2, 5
Fizikai tulajdonságok
Halmazállapot	gáz
Sűrűség	(0 °C, 101,325 kPa) 1,2506 g/L
Olvadáspont	63,14 K (-210 °C, - °F)
Forráspont	77,35 K (-195,8 °C, - °F)
Olvadáshő	(N2) 0,3604 kJ/mol
Párolgáshő	(N2) 2,7928 kJ/mol
Moláris hőkapacitás	(25 °C) - J/(mol·K)
Gőznyomás (nincs adat) P/Pa 1 10 100 1 k 10 k 100 k T/K
Atomi tulajdonságok
Kristályszerkezet	hexagonális
Oxidációs állapotok	±3, 5, 4, 2 (erős sav)
Elektronegativitás	3,04 (Pauling-skála)
Ionizációs energia	1.: 1402,3 kJ/mol
	2.: 2856 kJ/mol
	3.: 4578 kJ/mol
Atomsugár	- pm
Atomsugár (számított)	- pm
Kovalens sugár	- pm
Van der Waals-sugár	- pm
Egyebek
Mágnesség	nincs adat
Hővezetési tényező	(300 K) 25,98 mW/(m·K)
Hangsebesség	(gáz, 27 °C) 334 m/s
CAS-szám	-
Fontosabb izotópok
Fő cikk: A nitrogén izotópjai Izotóp t.e. felezési idő B.m. B.e. (MeV) B.t. 13N mest. 9,965 perc ε 2,220 13C 14N 99,634% N stabil 7 neutronnal 15N 0,366% N stabil 8 neutronnal
Hivatkozások

A nitrogén (régi magyar nevén: légeny vagy azót) a periódusos rendszer V.A csoportjába tartozó nemfémes elemek egyike. A rendszáma 7, a vegyjele N. A nitrogén elektronegativitása nagy, atomja kis méretű, ezért háromszoros kötést is létesíthet. Molekulája kétatomos (N₂), benne háromszoros kovalens kötés van, melyből egy szigma-kötés, és kettő pi-kötés, továbbá mindkét nitrogénatom rendelkezik egy egy nemkötő elektronpárral. Molekulája diamágneses tulajdonságú. A nitrogén apoláris molekula, rácstípusát tekintve molekularácsos. Mivel apoláris molekulák, köztük diszperziós erők hatnak. A természetben igen gyakori, vegyületeiben (pl. chilei salétrom) és elemi állapotban egyaránt előfordul. A légkör mintegy 78%-a nitrogéngáz, amely inert gáz.

Kétatomos nitrogénmolekula

Jellemzői

A nitrogéngáz színtelen, szagtalan, nem reakcióképes anyag. Vízben csak nagyon kis mértékben oldódik (100 g víz 1,75 mg N₂-t old szobahőmérsékleten). A nitrogéngáz inert gáz, vagyis környezeti hőmérsékleten és atmoszférikus nyomáson nem lép reakcióba. Ez alól egyedül a Li kivétel, vele szobahőmérsékleten is reagál: lítium-nitrid képződik (Li₃N).

Égése a természetben villámláskor játszódik le, kb. 3000 °C-os hőmérsékleten oxigénnel egyesül:

N₂ + O₂ = 2 NO

de ugyanez a reakció a különböző égési folyamatok során is végbemegy, ez okozza nitrogén-oxid megjelenését a környezetben.

Hidrogéngázzal ammóniává egyensúlyi reakcióban egyesül megfelelő körülmények között (magas hőmérséklet és nyomás, katalizátor alkalmazása)

Előállítása és felhasználása

Előállítása

• Az iparban történhet
  1. A cseppfolyós levegő desztillációjával. A cseppfolyós levegőből előbb a nitrogén távozik amely -195,8 °C-on forr, az oxigén visszamarad amely -182,96 °C-on forr.
  2. A nitrogéngenerátorok segítségével, sűrített levegőből. A nitrogéngenerátorok vagy szén molekulaszűrőt, vagy speciális membránszűrőt alkalmaznak a nitrogén sűrített levegőből történő kivonására.
• Laboratóriumi körülmények között előállítható például ammónium-nitrit hevítésével.

NH₄NO₂ → N₂ + 2 H₂O

Felhasználása

Az egyik legnagyobb mennyiségben alkalmazott ipari gáz, nagyszámú alkalmazása van. A teljesség igénye nélkül:

• Ammóniagyártás (N₂ + 3 H₂ = 2 NH₃);
• Inert atmoszféra előállítására, a levegő oxigéntartalma hatásainak kivédésére számos területen, így élelmiszerek csomagolásában, borászatban, vegyiparban, alumíniumkohászatban, elektronikai iparban forrasztóberendezések üzemeltetéséhez stb.;
• Az üzemelés körülményei között nem cseppfolyósodó inert gáztöltetként például légrugók, tűzoltó palackok, hidraulikus rendszerek tágulási terének gáztölteteként;
• A cseppfolyós nitrogént hűtőközegként alkalmazzák például élelmiszerek gyorsfagyasztásában, fémiparban.

Külső hivatkozások

• Videó: egy lavór cseppfolyós nitrogén beleöntése egy medencébe

Lásd még

• A nitrogén vegyületei